輸變電設備在線狀態分析與智能診斷系統的研究

趙書航++董冰

摘 要：本文介紹了常見輸變電故障，強調了故障的發生，對電力系統運行穩定性與安全性的不良影響。重點從設計與實現兩個角度，對輸變電設備在線狀態分析以及智能診斷系統進行了研究，并通過實驗的方法，驗證了系統功能。

關鍵詞：輸變電設備；狀態；智能診斷；系統

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.15.115

0 前言

輸變電設備是電力系統的主要組成部分，其運行效率與效果，在很大程度上影響著電力系統整體的穩定性。在實際使用過程中，受大量因素的影響與作用，輸變電設備很容易出現故障，傳統的故障排查方法，效率低、效果差。本文基于計算機以及智能化技術，建立了輸變電設備在線狀態分析與智能診斷系統，為故障診斷效率的提高提供了保證。

1 輸變電設備故障

電力系統輸變電設備，由變壓器以及輸電線路等構成，故障類型同樣包括很多種，如元器件破裂、卡死、破損等，都屬于常見的故障類型[1]。設備故障發生后，電力系統的運行會受到阻礙，電力用戶的正常用電，同樣會受到影響，及時診斷故障，并將其及時解決，是減輕故障負面影響的關鍵，對于電力領域及電力用戶而言，都極其重要。

常規輸變電設備狀態監測以及故障診斷方法，以人工排查方法為主，效率低，且容易存在漏洞，導致部分故障擴大化，造成更大的損失[2]。在信息化與智能化技術水平不斷提升的今天，建立輸變電設備在線狀態分析與智能診斷系統，開始成為了電力領域關注的重點，對系統加以設計，對于電網運行穩定性與安全性的提升，具有重要價值。

2 輸變電設備在線狀態分析與智能診斷系統的設計與實現

2.1 輸變電設備在線狀態分析與智能診斷系統的設計

（1）系統框架。系統共由三大模塊構成，分別為數據采集模塊、業務集成模塊以及客戶端[3]：1）數據采集模塊：功能在于實時采集輸變電設備信息，通過在線監測的方法，對設備運行的實時狀態進行評估，結合當日氣象資料，分析設備產生故障的幾率。該模塊同樣支持對數據的存儲，工作人員可在需要時，從系統中調取以往設備信息。2）業務集成模塊：包括設備故障范例模塊、故障識別模塊、故障診斷模塊以及系統維護管理模塊等。設備故障范例模塊功能在于為故障的診斷提供以往經驗作為依據，以提高故障的診斷與識別效率，在系統中占據著重要地位。3）客戶端：相關工作人員，可通過客戶端，實現對輸變電設備的實時監控，在發現故障時，及時處理，提高電力系統運行的穩定性。

（2）在線狀態分析與智能診斷功能設計。1）綜合診斷：通過PMS系統，調度SCADAA等系統，獲得設備實時監測數據，結合歷史數據以及當日氣象情況，對系統運行狀態進行綜合診斷。2）在線監測：對變壓器油色譜、變壓器鐵芯、絕緣子污穢、桿塔傾斜情況以及電網負荷情況進行實時監測。3）風險掃描：結合故障范例模塊的功能，對故障危險點進行掃描，在發現存在狀態劣化、變壓器重載等問題時，立即報警。4）數據挖掘：在不斷總結經驗的基礎上，對系統中所累積的數據進行綜合性的分析，找到數據之間的關聯與規律，提高故障診斷的準確率。5）電網可視化：基于GIS平臺，建立虛擬電網，實現電網的可視化。6）系統維護：工作人員在固定時間內對系統進行維護，同時，設置系統權限，提高系統中數據的安全性。

2.2 輸變電設備在線狀態分析與智能診斷系統的實現

（1）系統實現方案。常規的系統實現方案，以客戶機/服務器體系為主，在數據共享等方面，存在一定的功能缺陷。本系統基于J2EE四層體系結構，采用構件構架技術，為系統的實現奠定了基礎。

（2）系統的實現方法。在應用J2EE四層體系結構的基礎上，基于EJB，對系統的構件進行了開發。EJB屬于編程模式的一種，訪問控制以及事務處理編程難度小，能夠根據“部署描述信息”文件中的聲明，將服務自動應用到Enterprise Bcan中。BJB簡化了分布式對象的開發、部署以及訪問過程，可以采用任何分布式網絡協議使服務器得以運行，能夠有效降低系統的維護成本，提高電力領域的經濟效益。

3 系統功能驗證

3.1 系統功能驗證步驟

以變壓器故障診斷為例，對系統的應用效果進行了驗證：（1）將變壓器狀態分為不同種類型，并采用不同編號代表。S1代表正常、S2代表低能放電、S3代表高能放電、S4代表局部放電等。（2）接入在線檢測以及智能診斷系統，同時接入油色譜在線監測系統，開始收集待檢測變壓器的數據。（3）將溫度以及濕度等與環境有關的數據導入到系統中。（4）建立數據庫，并與故障范例做對比：設變壓器當前運行狀態函數為f1（x），將f1（x）與系統中故障范例做對比，如與范例不符合，則代表當前變壓器狀態正常，不存在故障。如f1（x）存在故障，則需將函數在此設置為f2（x），并根據故障類型，對該函數進行分型，電性故障為f3（x），熱性故障為f4（x），電性故障包括局部放電與其他放電，熱性故障包括中低溫過熱與高溫過熱，在具體分型后，便可最終診斷出故障的具體類型。（5）分析故障診斷結果。

3.2 系統功能驗證結果

通過驗證發現，該變壓器存在嚴重的高溫過熱問題，實際人工檢查發現，診斷結果與變壓器故障完全一致，表明，采用輸變電設備在線狀態分析與智能診斷系統，對輸變電設備故障進行診斷，準確度較高，具有較高的應用價值。

4 結論

電力系統應將智能化技術應用到輸變電設備故障診斷中，通過在線狀態監測以及智能故障診斷的方法，提高故障診斷準確度，降低大型故障的發生幾率，提高系統運行的穩定性與安全性。

參考文獻：

[1]王德文，閻春雨，畢建剛，袁帥.變電設備在線監測系統中IEC 61850的一致性測試[J].電力系統自動化，2013（02）：79-85.

[2]宿志一.霧霾天氣對輸變電設備外絕緣的影響[J].電網技術，2013（08）：2284-2290.

[3]宋亞奇，周國亮，朱永利，李莉，王劉旺，王德文.云平臺下輸變電設備狀態監測大數據存儲優化與并行處理[J].中國電機工程學報，2015（02）：255-267.endprint